吊丝主动重力补偿系统是针对空间机器人性能评估而设计的一种可提供零重力(或微重力)太空模拟环境的机械控制系统。如何提供逼真的太空模拟环境也是诸多学者关注的一个重要内容,随着中国探月工程的进展,对月球车的地面太空模拟实验也成了当前急需要解决的一个问题。针对在地球上模拟月球表面的低重力环境,对月球车地面实验进行重力补偿,本课题提出了吊丝式天车结构的重力补偿方案,并依此方案设计了二自由度天车机构,同时确定了机构的驱动方式。分析了月球车位移的测量方案,确定了通过测量吊丝摆角测量月球车位移的方案,依此方案设计并制作了用于高精度测量吊丝摆动角度的摆角传感器,实验表明,摆角传感器可将吊丝摆动角度测量精度提高到小数点后三位以上。建立了摆角传感器和水平随动系统的数学模型,分别对速度和位移增量两种控制策略进行了仿真分析。基于dSPACE半物理仿真实验平台,应用ControlDesk虚拟平台对摆角传感器进行了死区和参数标定实验,使用标定的参数建立了水平随动系统控制实验模型,并分别对速度、位移增量和位置闭环三种控制策略进行了实验研究。实验结果表明,位移增量和位置闭环两种控制策略均具有较好的平稳性、快速性和准确性,并具有很高的水平随动跟踪精度,在任意位移输入下能保证吊丝始终保持与竖直方向极小的夹角。同时,实验结果也证明了用此种方法建立大型的、高精度的吊丝式微重力实验环境的可行性。